基于双层正交DD线圈抗偏移偏转的无线电能传输系统

针对磁场耦合式无线电能传输（WPT）系统的线圈偏移和偏转所导致的耦合系数减小及传输能效性下降的问题,面向电动汽车无线充电应用场合,该文提出一种基于双层正交DD(DQDD)线圈的高抗偏移偏转WPT系统,DQDD线圈内部两对DD线圈易于解耦,而且两者激发的合成磁场呈周期性旋转分布,此特征使得DQDD线圈兼具抗偏移和抗偏转性能。给出了DQDD线圈的空间位置和导磁机构特征参数与耦合系数之间的作用规律,分析水平偏移、垂向偏移和垂向偏转三种情况下线圈互感的变化规律;构建基于双路逆变器-双路整流器的LCC-S谐振电路结构,推导同时具有发射线圈激励电流恒定并且系统输出电压不受负载影响的谐振元件参数配置条件,进而给出系统整体的传输效率。为了验证所提出的DQDD耦合机构抗偏移偏转性能和系统传输特性,搭建130mm间距的500W样机装置,在水平横向和纵向偏移±150mm,垂向偏转0～90°范围内,样机的耦合系数保持率均不低于40%,系统的传输效率均不低于80%。     

电动汽车动态无线电能传输系统设计及抗偏移特性研究

在电动汽车动态无线电能传输(DWPT)系统中,耦合机构相对位置发生偏移会导致能量传输效率和传输能力受到显著影响。因此,针对耦合机构偏移对系统传输性能的影响进行研究,并设计了一种具有抗偏移能力的链式动态传输系统。为提高系统对耦合机构发生偏移动态响应能力,降低负载接收功率波动,提出一种改进式人工神经网络的控制策略。当耦合机构发生偏移时,通过控制DC/DC变换器占空比实现对输出电流的平稳控制,从而实现对输出功率的平稳控制,并通过仿真和试验验证了该系统设计和控制策略的有效性。     

一种高偏移容限的无线电能传输系统设计

针对电动汽车充电应用的感应式无线电能传输技术凭借其安全可靠、灵活方便的特点受到广泛研究.该技术所使用的松散耦合变压器通常存在较大的漏感,从而大幅降低变压器的耦合系数和系统的功率传输能力,当变压器的原副边在电动汽车泊车后发生偏移时,该特性尤为突出.提出了一种具有高偏移容限特性的感应式无线电能传输系统设计,其松散耦合变压器...     

基于参数优化的抗偏移无线电能传输系统

为解决无线电能传输系统中耦合机构偏移问题,提出基于参数优化的S-S与LCC-LCC双拓扑无线电能传输系统。首先对S-S,LCC-LCC拓扑能量传输通道进行输出特性分析,根据电流输出条件选取DDQ线圈结构实现其解耦特性,然后为了具有更好的抗偏移特性,提出一种参数优化方法对补偿网络的参数进行优化。最后搭建实验样机验证理论的可行性。实验结果表明,优化后的系统耦合机构最大偏移量可达160 mm,电流增益波动范围0.163 1~0.180 1,电流波动比例为±4.9%,系统效率最高可达89.47%。     

基于失谐的无线电能传输系统抗偏移性研究

针对无线电能传输系统磁耦合机构两侧偏移引起输出功率大幅度波动的问题,文中提出了一种基于失谐的补偿网络参数和结构的优化方法,以提高输出功率的抗偏移性.文章根据极值点的导数为零且函数取最大值的数学思想,使两侧线圈正对的额定工作点对应输出功率的极值点.在此基础上,分析发现了 SS补偿拓扑的补偿参数与输出功率抗偏移性之间的规律...     

磁场耦合无线电能传输系统最大功率要素分析

针对无线电能传输系统的功率和效率问题,在特定频率下研究了影响无线电能传输系统最大传输功率的若干要素。以磁场耦合单元为核心建立简化模型,包括发射回路、接收回路,以及两个回路之间的磁场耦合单元。分别研究发射回路电抗、接收回路电抗、互感电抗等在单独变化,或协同变化时,如何影响最大功率传输条件,最大功率值和传输效率等。研究发现,不同情况下的最大功率传输条件之间存在内在联系;在发射回路与接收回路电阻乘积较小时,松耦合谐振才能传输最大功率。此结论不依赖于阻抗补偿形式,并且对感应耦合式和磁场共振式无线电能传输系统均适用。仿真和实验结果与理论分析结果一致。     

基于相差调控的无线电能传输系统耦合机构结构电磁力的平抑

运行在高频电磁场环境下的无线电能传输系统受到电磁力的作用,长期作用将导致磁屏蔽结构损坏、线圈变形、绝缘破坏等问题。该文为削弱结构电磁力对无线电能传输系统耦合机构的影响,首先从频域角度分析无线电能传输系统耦合机构所受结构电磁力特性,确定结构电磁力作用特性与流经耦合线圈的电流相位之间的关系;然后提出一种基于相差调控的结构电磁力平抑方法,利用双线并行型耦合结构,通过调节串接在某发射线圈支路的可调支路电感量,实现对流经耦合线圈的电流相位的调控;最后实现耦合机构宏观受力表现的削弱,同时搭建实验平台验证平抑方法的有效性。     

一种抗偏移恒流输出的无线电能传输系统*

在无线电能传输系统中,副边线圈相对原边线圈的偏移是不可避免的,所以提高无线电能传输系统的抗偏移能力十分重要.基于双边CLC拓扑提出了与负载无关的混合拓扑电路且分析了抗偏移恒流输出特性.为验证所提出的电路拓扑结构的有效性,搭建了1 kW的原理样机进行试验.结果 表明,无线电能传输系统在X轴方向偏移±212.5 mm,Y轴方向偏移±48 mm,Z轴方向偏移-48～+35 mm,负载在50～100Ω范围内变化,系统输出电流波动在±5％以内,且效率为90.20％～95.81％.     

基于SS拓扑的无线电能传输偏移特性研究

在采用串串(SS)补偿结构的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统中,当初次级耦合系数减小时,初级电流存在过流危险,且完全谐振的拓扑抗偏移性较差,输出功率对耦合系数的变化较为敏感.而在一定的非谐振状态下系统的抗偏移能力比全谐振状态要强,因此提出将初级失谐参数设计应用到完全非谐振设计中,能够有效地提升系统的抗偏移...     

具有抗偏移特性的无线电能传输系统研究

针对无线电能传输系统中耦合机构易偏移导致系统输出电流变化问题,研究具有抗偏移特性的双拓扑无线电能传输系统。文中首先分析SS与LCC-LCC拓扑电路的输出特性,选取DDQ线圈结构实现线圈间的解耦。然后提出基于粒子群参数优化算法对补偿网络的参数进行优化使其具有更好的抗偏移特性。最后在PSIM仿真软件中搭建系统电路验证理论分析的可行性。仿真结果表明,系统耦合机构的偏移范围为0 mm~160 mm,输出电流波动范围8.52 A~9.36 A,输出电流波动比例为±4.7%,系统效率最高可达89.47%。     

高抗偏移集成LCC-S型无线电能传输系统研究

为了进一步提高LCC-S型无线电能传输(WPT)系统的抗偏移性能,设计了一种高抗偏移集成LCC-S型的WPT系统。首先,通过对集成LCC-S型电路进行分析,得出集成LCC-S型电路内3个耦合系数与电压增益的关系。其次,在Ansys Maxwell软件上对所选耦合机构进行仿真,初步证明了集成LCC-S型具有优越的抗偏移特性。最后,搭建了一台150 W的实验样机,实验结果证明了集成LCC-S型系统能够在偏移较大范围内实现恒压输出,证明了系统抗偏移特性的有效性。     

无线电能传输抗偏移的动态频率补偿设计

提出了动态频率补偿的设计方案,对线圈间距离与系统效率的关系进行了理论分析和公式推导,得出了线圈间距离与系统传输效率的函数关系。利用Maxwell软件对无线电能传输模型的线圈偏移情况进行仿真,对比频率补偿前后的结果,分析了频率补偿对线圈间偏移情况的改善作用。搭建了无线电能传输线圈偏移的实验验证平台,验证了无线电能传输抗偏移的动态频率补偿设计方案,通过频率调节可使已发生线圈偏移的系统效率有效提升。实验结果与仿真和理论推导数据相符合,证明了所提方案的正确性与可行性。     

无线电能传输中的QDS线圈偏移特性研究

在无线电能传输系统中,不可避免地会出现发射线圈和接收线圈未对准的情况,这会降低线圈的耦合系数和传输效率。目前常用的线圈,例如DD线圈、DDQ线圈等,仅在一个方向上具有良好的偏移特性。为了解决这个问题,该文提出了一种在多个方向上都有良好抗偏移能力的QDS线圈。首先研究了线圈的磁耦合结构,推导了QDS线圈互感的理论表达式;然后利用JMAG软件,对方形线圈、DD线圈、QD线圈和QDS线圈进行仿真,通过分析线圈的磁感应强度分布特性和偏移特性,证明QDS线圈具有较强的抗偏移能力;最后,搭建了平台,测量线圈偏移时的互感,通过与方形线圈、DD线圈和QD线圈进行比较分析,验证了QDS线圈的优势。     

感应式无线电能传输系统抗偏移技术研究综述EI北大核心CSCD

无线电能传输(wireless power transfer,WPT)的应用初衷是为了让供电更加灵活方便,倘若系统的抗偏移性能不足,则难以满足实际应用的需求,因此抗偏移技术一直都是WPT系统研究的热点。文章综述国内外感应式WPT系统抗偏移技术的研究现状。首先,概述标准中关于偏移的定义和要求,介绍研究抗偏移技术的主要团队;其次,分析线圈偏移对系统输出性能的影响规律,并列出不同类抗偏移的技术手段;接着,重点介绍不同种类抗偏移技术的基本原理和主要研究成果,并指出不足之处;最后,论述抗偏移技术的未来研究方向。     

双发射单元无线电能传输系统抗偏移特性研究

双发射单元无线电能传输(WPT)系统采用两个发射单元对系统进行供电,能够有效提升系统的抗偏移特性.首先对双发射单元的系统建立数学模型,从理论上分析了功率波动的影响因素.针对接收线圈横向偏移过程中互感变化影响因素进行了仿真分析,给出了一种耦合机构的设计方法,通过对发射线圈及接收线圈匝数进行优化选择,从而保证系统具有平稳的...     

磁耦合双模无线电能传输系统研究

磁耦合感应式无线电能传输(MCI-WPT)感应区域传输效率高,而磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)谐振区域传输效率高,为解决两者优势不可兼得的问题,提出磁耦合双模无线电能传输(MCB-WPT),引入转换开关组,实现磁耦合无线电能传输系统拓扑结构可控,使其可工作在MCI-WPT和MCR-WPT双模式下,在一定范围内,实现最佳能量传输。建模分析MCI-WPT与MCR-WPT传输效率与传输距离的关系;提出MCB-WPT方案,建立其传输效率模型,并给出MCB-WPT系统设计方法和控制策略。实验证明,MCB-WPT在感应区域和谐振区域均可获得较高传输效率。     

磁场耦合式无线电能传输耦合机构综述

近些年,越来越多的电气科技工作者关注无线电能传输技术的研究,其应用领域也逐渐扩大.耦合机构作为无线电能传输系统的重要组成部分,其优化设计对系统的传输效率、传输距离、功率及抗偏移能力有直接的影响.针对磁场耦合式耦合机构的设计,该文从传输线圈、补偿网络和电磁屏蔽结构三个方面对当前的研究现状和热点问题进行简要综述,分析讨论当...     

一种共享磁通多耦合模式的无线电能传输系统抗偏移方法

针对无线电能传输系统在发射侧和接收侧偏移时输出功率和传输效率降低的问题,该文从共享磁通的角度提出了基于LCC拓扑的反极性同心式补偿电感集成方法,并提出了两种集成结构。建立了基于多耦合工作模式和线圈品质因数的反极性同心式无线电能传输系统输出功率和传输效率的数学模型,从数学模型上验证了集成式结构的抗偏移能力,仿真结果显示集成式结构在正对和偏移情况下,其磁通密度均优于非集成式结构。搭建了补偿电感集成式结构的实验样机,实验结果表明,补偿电感集成式结构在一定的偏移范围内能保持稳定的传输效率和输出功率,在相同输入电压和传输距离下比非集成式结构具有更高的传输效率和更大的传输功率。